Определение частных порядков реакции и величины энергии активации - Химия лабораторная работа

Главная

Химия
Определение частных порядков реакции и величины энергии активации

Исследование формальной кинетики процесса пиролиза углеводородов. Метод полуревращения как интегральный метод определения частного порядка реакции. Определение энергии активации. Уравнение Аррениуса. Определение порядка реакции интегральным методом.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Определение частных порядков реакции и величины энергии активации
В лабораторных работах исследуется формальная кинетика процесса пиролиза углеводородов. В качестве углеводорода рассмотрен пропан. Обозначим углеводород А. Стехиометрическое уравнение пиролиза можно представить как А > продукты.
Известно, что пиролиз пропана это сложный многостадийный процесс, и возможно экспериментально найденный частный порядок реакции по углеводороду в формальном кинетическом уравнении будет не целым числом, а дробным. Следовательно, формальное кинетическое уравнение пиролиза будет иметь вид
с A - текущая концентрация реагента
в - частный порядок реакции по реагенту
Интегральный метод определения частного порядка реакции - метод полуревращения.
В лабораторной работе используют интегральный метод определения частного порядка реакции метод Оствальда-Нойеса, а вернее его частный случай - метод полупревращения.
Используемое для характеристики кинетических закономерностей понятие время полупревращения это время, необходимое для превращения половины начального количества исходного вещества. Математическое выражение для времени полупревращения находят путем подстановки в интегральные уравнения реакции разных порядков значения плотности глубины, равной .
В общем случае для реакции порядка в (при равных начальных концентрациях реагентов) время полупревращения вычисляется по следующей формуле
Преобразуем последнее выражение к виду
Анализ полученного выражения показывает, что в правой части выражения расположена постоянная при определенной температуре величина.
Следовательно, если провести два опыта, различающихся начальной концентрацией реагента, и определить время полупревращения в них, то формула преобразуется к виду:
в одном опыте начальная концентрация равна а во втором
Логарифмирование этого соотношения позволит алгебраическим путем
Очевидно, что этим способом можно определить любые величины.
В лабораторной работе применяется графический вариант этого метода.
Следовательно, проведя серию опытов с различной концентрацией исходного можно затем построить зависимость от .
Угловой коэффициент этой прямолинейной зависимости позволит найти порядок реакции.
Примерный вид зависимости изображен на рис. 1.
Дифференциальный метод определения частного порядка реакции.
Дифференциальный метод определения порядков реакции основан на обработке дифференциального кинетического уравнения реакции, которое для пиролиза углеводорода имеет вид
Очевидно, что в координатах ln w - ln c это будет прямая линия с угловым коэффициентом. Следовательно, необходимо получить экспериментальные данные о скорости реакции. Преобразовав эти данные в логарифмический формат, затем нужно построить графическую зависимость и по угловому коэффициенту найти . Можно анализировать одну кинетическую кривую, т. к. по ней можно найти много пар данных: концентрация-скорость. Но чаще проводят серию опытов с исследуемой реакцией. В каждом опыте при прочих равных условиях задают свою начальную концентрацию реагента. Снимают кинетическую кривую и определяют начальную скорость реакции. Отрезок, отсекаемый на оси ординат при нулевом значении ln c о , позволит затем найти величину константы скорости реакции.
Энергия активации - это некоторая пороговая энергия, характеризующая высоту энергетического барьера на пути реакции. Энергия активации для большинства реакций не зависит от температуры.
Оно содержит два параметра, характеризующих химическую реакцию:
k o - предэкспоненциальный множитель, который не зависит от температуры, а определяется только видом реакции; E - энергию активации.
Энергию активации можно определить, измерив константу скорости при двух температурах. Из уравнения Аррениуса следует
Более точно энергию активации определяют по значениям константы скорости при нескольких температурах, т.е. графически. Для этого уравнение записывают в логарифмической форме
и представляют экспериментальную зависимость логарифма константы скорости от обратной температуры в линеаризованной форме. В этом случае угловой коэффициент прямой будет равен
Примерный вид зависимости приведен на рис. 2.
Но можно определить величину энергии активации и без знания величины константы скорости исследуемой реакции. Такой метод называется метод начальных скоростей. Запишем в общем виде уравнение скорости для реакции пиролиза
Представим, что мы проводим серию опытов, в которых изменяется только температура, а все остальные параметры постоянны. Тогда можно записать уравнение скорости для начального периода реакции
А теперь продифференцируем полученное уравнение по температуре
Но с другой стороны, справедливо уравнение Аррениуса
Интегрирование этого дифференциального уравнения приведет к уравнению вида
Это уравнение линейно и угловой коэффициент прямой, получаемой на графике зависимости логарифма начальной скорости от обратной температуры, позволит определить величину энергии активации.
Целью данных лабораторных работ является определение всех параметров кинетического уравнения
Казалось бы логичным вводить данные по эксперименту один раз и с полученной кинетической кривой «считывать» сразу все необходимые параметры. Однако опыт работы показывает, что человеку, впервые встречающемуся с формальной кинетикой, бывает трудно потом разобраться, какой параметр и каким образом нужно использовать далее. Поэтому в лабораторной работе дважды вводятся данные по первым трем опытам: первый раз при определении частного порядка интегральным способом, второй - при определении частного порядка реакции дифференциальным способом.
Вариант 2. Концентрация пропана, моль/мі
Определение частного порядка реакции интегральным методом
Вводим в ячейки значения времени и соответствующей этому времени концентрации реагента.
На этом рисунке нанесена вспомогательная линия, соответствующая концентрации реагента равной половине начальной - это линия серого цвета. Затем последовательно проводим такую же процедуру для опыта 2 и опыта 3.
Далее определяем время полупревращения реагента и вносим данные в таблицу 4.
Натуральный логарифм времени полупревращения
Линия, усредняющая экспериментальные точки на этом рисунке, может быть описана следующим уравнением (1).
Сопоставление этого уравнения с уравнением
приводит к выводу что угловой коэффициент а в уравнении (1) равен
и угловой коэффициент в уравнении (1) можно определить по координатам двух точек, расположенных на усредненной прямой. Для определения углового коэффициента прямой выберите и введите в соответствующие ячейки координаты двух удаленных друг от друга точек, расположенных на прямой линии.
Угловой коэффициент прямой находится как
Из этого же уравнения можно найти константу скорости. Для этого найдем, чему равно подлогарифмическое выражение
Для данных по первому опыту получим
Величина, находящаяся под логарифмом равна
А константа скорости, таким образом равна 0,018 с -1
Определение частного порядка реакции дифференциальным методом.
Вводим значения текущих концентраций реагента, наблюдаемые в различное время
Начало линейного участка кинетической кривой
Окончание линейного участка кинетической кривой
Начальную скорость можно найти по формуле
Вводим данные о начальной концентрации реагента и начальной скорости реакции в этом опыте. В нижних строках таблицы эти данные показаны в логарифмическом формате.
Начальная концентрация реагента, моль/мі
Начальная скорость реакции, моль/(мі*с)
Аналогичным образом определяем начальную скорость процесса при другой начальной концентрации исходного вещества и, проводя определение, вводим новые данные в следующий столбец Таблицы 6.
Автоматически программа строит графическую зависимость натурального логарифма скорости реакции от натурального логарифма концентрации.
Для определения углового коэффициента прямой определите координаты двух достаточно удаленных друг от друга точек на прямой
Тангенс угла наклона прямой (угловой коэффициент) находится по формуле
Из приведенного ранее уравнения видно, что этот тангенс равен порядку реакции
Обрабатывая графическую зависимость, можно найти константу скорости реакции
Определение величины энергии активации
В лабораторной работе энергию активации определяют методом начальных скоростей. При внимательном рассмотрении задания на лабораторную работу видно, что данные одного опыта уже получены. Это опыт с такой же начальной концентрацией, что и в опытах 4,5,6, но проведенный при другой температуре. Данные о нем вводим в таблицу 7.
реакция аррениус пиролиз углеводород
В данной самостоятельной работе проведено исследование кинетики реакции пиролиза пропана. Подтверждено, что эта реакция многостадийна и частый порядок является дробным; Для этого использованы метод полупревращения (интегральный) и дифференциальный метод определения. Определена также константа скорости реакции; её значение равно . Также получено, что энергия активации равна 24942 Дж/моль. Предэкспоненциальный множитель Таким образом, кинетическое уравнение данной реакции имеет вид .
Определение константы равновесия реакции. Вычисление энергии активации реакции. Осмотическое давление раствора. Схема гальванического элемента. Вычисление молярной концентрации эквивалента вещества. Определение энергии активации химической реакции. контрольная работа [21,8 K], добавлен 25.02.2014
Растворение как гетерогенный химический процесс. Уравнения кинетики растворения. Определение энергии активации. Определение порядка реакции. Определение кинетической функции и времени полного растворения. Простые модели растворения и выщелачивания. контрольная работа [235,0 K], добавлен 05.04.2011
Трактовка тримолекулярных реакций по Траутцу. Конечное уравнение для скорости световой реакции. Понятие эффективной энергии активации. Формулы для квазистационарных концентраций свободных валентностей. Особенности цепных неразветвлённых процессов. курс лекций [236,8 K], добавлен 30.01.2009
Вычисление скорости омыления эфира при заданной константе для химической реакции. Определение активации реакции и построение графиков зависимости удельной и эквивалентной электрической проводимости растворов. Гальванический элемент и изменение энергии. курсовая работа [132,3 K], добавлен 13.12.2010
Расчет значений константы скорости реакции и энергии активации в уравнении Аррениуса с использованием метода наименьших квадратов. Определение статистической модели абсорбера методом Брандона. Реактор идеального вытеснения. Синтез системы теплообмена. курсовая работа [312,0 K], добавлен 23.07.2014
Основы формальной кинетики. Понятия и определения. Гипотеза и определения (по Вант-Гоффу). Химический элементарный акт в теориях активации. Активационное уравнение Аррениуса. Молекулярные модели химического элементарного акта. Теория Активных Соударений. реферат [143,5 K], добавлен 29.01.2009
Изменение скорости химической реакции при воздействии различных веществ. Изучение зависимости константы скорости автокаталитической реакции окисления щавелевой кислоты перманганатом калия от температуры. Определение энергии активации химической реакции. курсовая работа [270,9 K], добавлен 28.04.2015
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Определение частных порядков реакции и величины энергии активации лабораторная работа. Химия.
Контрольная Работа На Тему Политика Военного Коммунизма В Аграрной Области
Реферат: Процесс водоподготовки. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая Работа Оформление Образец 2022
Курсовая работа по теме Трансформация отчетности в соответствии с МСФО
Доклады На Тему Цели Государственного Регулирования Цен
Реферат Титульник 2022
Реферат: ООО "Брюкке". Скачать бесплатно и без регистрации
Написать Сочинение Про Друга
Курсовая Работа Заработная Плата Установление И Порядок Выплаты
Реферат Нефтяные Масла
Контрольная работа по теме Общеэкономическое значение рекламы. Ее особенности в России
Реферат По Теме Анатомия Эндокринной Системы
Лекция На Тему Использование Методов Фактического Контроля В Деятельности Аппаратов По Борьбе С Экономическими Преступлениями
Реферат: Лазеры. Скачать бесплатно и без регистрации
Практическое задание по теме Анализ движения кадрового состава ОАО 'Владивостокский автомобильный терминал'
Невербальная Коммуникация Эссе
Оружие На Новых Физических Принципах Реферат
Дипломная работа по теме Дослідження ролі мотивації в управлінні персоналом на прикладі підприємства ТОВ "Майстер плюс"
Реферат: Океаны мира
Экономика Отрасли Практические Работы
Учет основных средств - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа
Обучение рисованию детей дошкольного возраста - Педагогика статья
Сравнение Катерины и Ларисы в "Грозе" и "Бесприданнице" Островского - Литература сочинение